Departamento de Química Orgânica – Instituto de Química – Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Palavras-chave: poliuretanas; óleo de soja epoxidado; DSC

INTRODUÇÃO

O Estado do Rio Grande do Sul é um dos maiores produtores de óleos vegetais do país. Grande parte desta produção é utilizada na alimentação e apenas uma pequena porção utilizada na indústria química como emulsificantes de cosméticos, detergentes e sabões, aditivos de polímeros, nas indústrias de couro, têxtil e papel, bem como de lacas e tintas.

A utilização de óleos vegetais quimicamente modificados para a obtenção de materiais poliméricos tem ampla aplicação na produção de poliuretanas e resinas epóxi. Dentre as vantagens da utilização destes óleos, destacam-se a biodegrabilidade do material e a substituição de poliésteres e poliéteres sintéticos, que têm sua origem em recursos não-renováveis.

OBJETIVO

Este trabalho tem por objetivo utilizar o óleo de soja epoxidado industrial (Henkel S.A Indústrias Químicas), contendo 81% de teor de epóxido, para a obtenção de poliuretanas, através da reação com diisocianatos, neste caso 2,4- diisocianato tolueno (TDI).

METODOLOGIA

Inicialmente, o óleo sofre uma reação de abertura do epóxi com uma solução ~0,1M de H₂SO₄ em metanol, durante três horas, a 60ºC e agitação constante. Desta forma obtém-se o óleo de soja hidroxilado contendo cerca de 3,7 grupos OH por mol de óleo. O desenvolvimento da reação foi acompanhado através da espectroscopia de RMN-H¹ pelo desaparecimento do sinal em 2,8 ppm, correspondente ao hidrogênio metínico do epóxido e o surgimento de um sinal em torno de 3,5ppm correspondente aos hidrogênios metílicos do grupo metóxi. A reação ocorre quantitativamente.

A poliuretana foi obtida através da polimerização em massa entre o TDI e o poliol, mantendo-se constante a razão molar [OH]/[NCO]=1,2. Como poliol foram utilizados o óleo de soja hidroxilado e um poliéster glicol (M_n = 12.000 g/mol). As reações ocorreram a 60ºC por 2h, na presença de trietilamina. Poliuretanas nas proporções de 0%, 25%, 50%, 75% e 100% [OH] do óleo em relação a [OH] do poliéster glicol foram sintetizadas.

RESULTADOS

As poliuretanas com baixo teor de óleo (0% e 25%) apresentaram aspecto físico muito semelhante ao do poliéster glicol puro (líquido viscoso). As amostras com teor de óleo de 50% e 75% têm aspecto físico "pastoso". A amostra com teor de 100% apresenta estabilidade dimensional a temperatura ambiente e é flexível. A incorporação do óleo nestas formulações foi verificada por extrações contínuas a quente, durante três horas, com hexano, no qual o óleo de soja é solúvel. Os resultados mostraram que a incorporação do óleo foi superior a 90%.

Estas mesmas formulações foram submetidas a análises de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) (taxa de aquecimento 20K/min). A tabela abaixo mostra estas formulações e suas respectivas temperaturas de transição vítrea (Tg) :

*Não foi observada Tg

Com o aumento da quantidade de óleo quimicamente modificado, há uma tendência de aumento na Tg, como seria esperado, indicando uma maior reticulação destas formulações. Na formulação com 100%[OH] óleo, não foi verificada Tg até a temperatura de 80^oC, devido à alta reticulação do material formado.

CONCLUSÃO

Poliuretanas flexíveis foram obtidas somente na formulação com 100% [OH] óleo, indicando a possibilidade de obtenção de materiais poliméricos a partir de fontes renováveis. As formulações contendo poliéster glicol não apresentaram o mesmo desempenho, indicando que uma maior quantidade de óleo de soja hidroxilado (p. ex. 90%) é necessária para obter uma poliuretana flexível.

BIBLIOGRAFIA

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[FAPERGS]